面向专业认证的“高分子化学”教学改革探索——以滁州学院为例

王 攀,刘羽熙,张伟钢,王晓青,王永贵

《华盛顿协议》是当前国际上最具权威和影响力的工程教育本科学位互认协议之一,于1989年由来自美国等6个国家的民间工程专业团体发起并签署,我国在2016年加入该协议并成为其正式成员国[1-3]。加入该协议,体现出我国高等教育质量获得了国际认可,然而这也对我国高等教育提出了更高的要求。为适应高等教育发展的新形势,工程教育专业认证(以下简称为“专业认证”)在教育界得到了广泛重视。为此,各高校纷纷加大专业的人财物投入,持续深化内涵建设,竭力提升人才培养质量,并以通过专业认证彰显专业的办学质量和提高专业的影响力。

目前,我国正处在由“制造业大国”向“制造业强国”的加速转型过程中,市场对高质量工程专业人才的需求不断增加。专业认证就是为工程专业人才进入相应就业岗位提供教育质量保证,保障工科专业毕业生满足企业岗位的用人需求,并实现对专业人才培养质量进行科学合理评价[4-5]。与此同时,专业认证亦确认了工科专业毕业生在毕业后五年左右所应达到行业认可的质量标准要求。为实现上述质量要求,工科专业的人才培养方案中明确了十二条毕业要求及分解的若干个二级指标点,所有专业课程教学都应对相关毕业要求的达成有所贡献[6]。

高分子材料与工程作为材料类工科专业,肩负起为我国制造业培养出大批高分子材料领域的高级工程技术人才的任务,也必须适应国际化和行业发展的要求[7-8]。而“高分子化学”作为高分子材料与工程专业的一门特殊重要的专业核心课,承担了传授高分子的基本概念以及聚合机理的教学任务,是学习后续其他专业课的基础课,为专业的人才培养起到了承上启下的作用。因此,“高分子化学”的课程建设质量对专业人才培养至关重要,需要有针对性地对其进行综合改革、持续改进,才能尽快达到专业认证的要求。

学生中心、产出导向、持续改进为专业认证的三大核心理念[9]。鉴于此,依据本科专业类教学质量国家标准和专业认证标准,根据专业发展特色和课程特点,面向专业认证需要,分析课程现状,查找教学不足,开展课程顶层设计,融入上述认证理念,需对“高分子化学”进行深入的教学改革探索。

1 课程现状分析

以滁州学院为例,专业认证起步相对较晚,广大教师对专业认证的理念尚缺乏深入理解,指导实践存在明显不足,“高分子化学”课程建设亦是如此。目前,“高分子化学”在课程实施过程中仍存在着种种问题,制约着课程教学质量的提高。

1.1 课程目标设置不够合理

现行教学大纲中课程目标及支撑的毕业要求设置不尽合理,如课程中缺少了基于聚合机理并采用合适的聚合方法对高分子材料的合成领域的复杂工程问题进行研究和设计方案的目标要求,毕业要求中也缺少了对此目标的支撑。课程目标过于关注理论知识能力的要求,没能完全体现出该专业特色、课程特点及高分子材料领域复杂工程问题的解决能力。

1.2 学生中心思想贯彻不够

在教学过程中,以学生为中心的思想贯彻还不够,虽开展了一些线上线下相结合的教学活动,但仍未能完全摆脱传统以教师为中心的教学模式,学生的学习还需要督促,学习主动性尚未充分调动,难以适应工程教育人才培养的要求。

1.3 产出导向理念落实不到位

以产出为导向的理念尚未落实到位,未能充分聚焦学生的预期学习成果并以此为核心来设计、组织和评价教学。课程的考核评价方式还比较单一,缺乏全过程考核和多元化评价,对解决高分子材料领域复杂工程问题的能力的引导和培养还不够。

1.4 反思改进力度不大

对课程的教学反思和持续改进力度还不够大,目前教学反馈主要来自校院两级教学督导组的教学检查,而主动的教学反思尚不多,未能及时掌握来自多方的意见反馈,持续的教学改进存在明显的不足,影响了教学质量的提升。

针对上述课程存在的不足,面向专业认证需要,必须通过深化课程的教学改革来解决现有问题,才能满足行业和社会发展对高分子材料与工程专业人才的要求。

2 课程改革目标和思路

面向专业认证,“高分子化学”开展课程改革的目标和思路为:(1)通过合理设置课程目标,改变以往课程过于关注理论知识的传授偏向,实现理论知识和实践创新能力的一致提升;(2)贯彻“学生中心”思想,改变传统“教师中心”的教学模式,调动学生的学习主动性;(3)落实产出导向理念,改变传统考核评价方式,实施全过程考核和多元化评价,聚焦学生的预期学习成果;(4)加强教学反思和持续改进,改变惯性和僵化思维,主动收集多方意见,在反思中改进和提升教学质量。

3 教学改革措施

3.1 优化课程顶层设计,合理设置课程目标及毕业要求

专业认证的核心理念是搭建“产出导向”的人才培养体系,构建“学生中心”的教学模式,推进教学质量的“持续改进”,最终实现教育界和工业界以及我国和国际工程教育的有效接轨。为遵循上述认证理念,专业课程尤其是核心课程的顶层设计尤为关键,这直接影响了专业人才培养的效果。为此,根据学校“地方性、应用型”的办学定位,遵照“能力本位、市场需求、职业适应”的专业人才培养导向以及“理实一体、强化应用”的专业人才培养模式,紧密围绕地方“八大”产业链和经济发展对应用型、创新型人才的需求,对照专业认证标准中的十二条毕业要求在“高分子化学”教学大纲中进行了观测点的研究和分解,制定了对应的课程目标,二者形成了有效的支撑(见表1),从而保证了学生相关能力的达成。

表1 “高分子化学”的课程目标与毕业要求

在课程目标设置中,目标1体现出学生应掌握课程的基本知识,并能够根据所学专业知识解决相关领域的复杂工程问题;目标2要求学生能掌握和利用原理,开展调研分析,得出有效结论;目标3要求学生基于聚合机理和采用合适方法,设计研究方案和开展相关问题研究。这三项课程目标的设置环环相扣、层层递进,充分体现了学生创新能力和工程实践能力的培养,学生不仅要有厚实的专业知识,还应有识别和解决高分子材料的合成和改性等领域复杂工程问题的分析、设计解决方案和开展相关研究的能力素质。

3.2 以学生为中心,充分发挥学生的主体作用

以学生为中心的教育理念,就是以学生的学习活动作为整个教学过程的中心工作,教师以此来开展教学内容和教学设计,丰富教学活动,加强教学反思和改进,以提高学生的学习效果和对课程学习的获得感和幸福感。就学校高分子材料与工程专业“高分子化学”课程教学而言,充分显示出了学生的主体和教师的主导作用,见图1。在有限学时内,根据学生对职业发展的需要,精选教学内容,重点介绍高分子的基本知识、缩聚和逐步聚合及自由基聚合理论,一般性介绍自由基共聚合、聚合方法和离子聚合理论,简单介绍配位聚合、开环聚合和聚合物的化学反应原理。在课程教学之初,教师通过对该课程在专业人才培养体系的重要作用以及课程本身具有的理论、实践和应用价值等方面进行教育引导,学生能深刻感受到该课程学习的重要性。

图1 学生主体和教师主导作用关系图

在课程教学过程中,开展多元化教学方式,激发学生的学习兴趣。充分利用信息化手段辅助教学,在泛雅网络教学平台提供优质丰富的教学资料如教学课件、教学视频、教学大纲、复习题和参考资料等,在学习通平台广泛开展教学活动如签到、抢答、问卷、随堂练习、考试和讨论等,有效实现线上线下相结合教学的优势互补。此外,将理论知识与工业生产实践相互衔接,如在课件制作时,将知识点与工业生产的有关信息网址链接到课件上;在理论讲解时,快速打开关联知识,展示理论知识的实践应用,将平面课件变成立体知识库。同时,对一些高分子材料的生产工艺过程可利用模拟动画进行演示。开展启发互动式教学,善于引导学生思考相关理论知识的起源、推导、发展及应用,启发学生的创新思维。

加强师生互动,掌握学生的所思所想,将个别答疑和集体解惑结合起来,使得学生深刻理解知识内涵,提高学生的知识领悟力。针对理论与实践脱节问题,利用案例教学法将理论教学内容与生产生活相结合,使学生懂得学有所用,激发学习兴趣。如在讲授第一章绪论中聚合物分类与命名时,让同学查看衣物标签和饮料瓶等常用高分子材料制品底部的标签,使学生对日常生活中所接触的高分子化学合成制品有直观认识,较为自然地掌握高分子的名称、单体、合成和用途等基本知识。通过生活中常见高分子材料制品的应用举例,引发学生思考和自主文献调研,激发学生的学习热情。

任务驱动法是提高学生学习的主动性、能动性和创新性的重要手段。根据所学的理论知识,向学生布置课程相关任务,如设计小实验、专题调研、课程论文和课程报告等,在任务驱使下,学生需要开展大量文献调研,编辑整理调研材料,完成相关作业任务。在此过程中,学生能深刻领悟到理论知识与实践应用的显著差异,理解理论指导实践方法,学会理论知识的应用。

建立课程全过程和多样化考核评价机制,使学生学有所获、考有所得,增强学生的学习主动性。该课程的最终成绩由平时和期末考核两部分组成,其中学习通平台开展的多样化教学活动积分作为平时成绩和全过程考核的重要依据,而课程拓展学习的实践和创新能力考核作为多样化考核评价的重要补充。改革闭卷期末考核的内容和形式,设置多题型,高涵盖知识点,提高学生学习的广度和深度,并注重知识的应用,学生能真正明白学有所用。

根据考核评价信息反馈,通过师生互动交流和设置调查问卷等形式,及时了解学生的学习情况,有针对性地进行答疑解惑,收集学生反馈的意见和建议,加强教学反思和改进教学,不断提高课程的教学质量和学生的学习效果。

3.3 以产出为导向,注重培养学生的学习效果

以产出为导向的教育理念,关注教学中学生预期的学习成果,并以此来设计、组织、实施和评价课程教学。对“高分子化学”来说,就是根据地方产业发展以及学生职业发展的实际需要,围绕识别、分析和解决高分子材料合成和化学改性领域复杂工程问题学生所应具备的知识和能力,引导学生有效的学习和检测学生的学习成效。为达到上述的培养目标,需深化期末考核改革,在科学合理设定课程目标和完善教学内容的同时,更为重要的是建立能够全面反映学生学习效果的考核评价机制,满足工程教育对人才培养的全面性评价。以学校“高分子化学”课程考核为例,教学大纲中规定课程的总评成绩由平时成绩(占40%)和期末考试成绩(占60%)两部分组成,具体的成绩评定方式见图2。

图2 “高分子化学”的成绩评定方式

充分体现平时成绩对全过程考核及学生实践和创新能力培养的引导和推动作用。利用学习通平台广泛开展多样化的教学活动如签到、课堂互动、随堂练习、章节课件和视频学习、专题讨论和章节考试等,并在平台“成绩管理”中合理设置活动成绩权重,将平台学习积分的综合成绩作为平时成绩的重要组成部分。在学完每章后,布置适量的作业,加深学生对知识点的理解,巩固所学的理论知识。学生按时提交纸质作业后,教师及时批阅和发现学生的知识缺陷,对共性问题作集体的纠正。

该课程是一门特殊重要的专业核心课,传授理论知识的同时,还肩负着高分子材料复杂领域的实践和创新能力的培养。为此,在平时成绩中单独设计一个实践和创新能力考核模块,学生可以根据所需知识任选1项完成,如设计高分子材料制备的小实验,就某一高分子材料的制备、加工和应用等开展专题调研、写作课程论文以及制作PPT作课堂报告等。在期末考试环节中,注重学生学习知识的广度和深度考核,多题型多题化命题试卷,合理设置主客观题型分值,不仅注重学生对高分子的概念和聚合机理的准确掌握,更注重学生会用理论知识来分析和计算高分子材料领域的复杂问题。

3.4 加强教学质量监控体系建设,持续改进教学质量

提高教学质量是高校专业和课程建设工作的永久课题,构建完善的教学质量监控体系是提高教学质量的关键[10]。而专业认证的目的就是通过相关标准科学评估学生的学习效果,经过行之有效的教学反馈机制,促进专业和课程的持续改进,不断提高教育教学质量,最终实现与国际认证标准的较好接轨。为提高学校“高分子化学”的教学质量,根据教学工作实际,结合专业和课程特点,建立了课程的教学质量监控体系,如图3所示。该监控体系充分融入了专业认证的教学理念,从课程目标和所支撑的毕业要求出发,精选了课程教学内容,构建了包含制度、保障、运行、评价、反馈和改进的六大体系,并提出了相应的措施,形成了持续改进的闭环系统,从而保证了课程教学质量的不断提高。

图3 “高分子化学”的教学质量监控体系

以学校2019级高分子材料与工程专业班级45名学生的“高分子化学”课程教学为例,开展了课程目标和毕业要求的达成度评价。因该专业课程考核成绩的期望值均在70分以上,故相应毕业要求的达成度评价值大于0.7才能达成。通过对该班级学生成绩进行统计分析,“高分子化学”课程达成度评分表如表2所示,课程学习目标的达成度如表3所示,其中指标点1.3占55分,指标点2.2占31分,指标点4.1占14分。

表2 “高分子化学”的课程达成度评分表

表3 “高分子化学”课程学习目标的达成度

从课程目标和毕业要求的达成度评价值可以看出,指标点1.3的评价值较高,说明班级学生对课程的基本知识掌握较好,而指标点4.1的评价值偏低,说明学生对课程相关研究能力存在不足,应用聚合反应机理和选择聚合方法对高分子材料的合成领域的复杂工程问题进行研究还需要加强,在今后的课程教学中需要进行相关的培训和引导。与此同时,该课程目标的总达成度为0.76,明显高于期望值0.7,说明该班级整体上实现了课程目标的达成。

4 结语

开展专业认证是促进我国高等工程教育与国际接轨和全面提升教学质量的有效途径。根据专业认证的教育理念和相关标准要求,结合地方产业对专业人才培养的需要和“高分子化学”的课程特点,从课程顶层设计、学生中心、产出导向和持续改进等方面出发,分析了课程现状,指出了课程改革的目标和思路,提出了课程的教学改革举措。在教学改革中,合理设置了课程目标和支撑的毕业要求,充分体现了学生的主体作用,建立了课程考核评价机制和教学质量监控体系,开展了课程目标的达成度评价分析,通过持续改进不断提高了“高分子化学”的教学效果,从而促进了高分子材料与工程专业人才培养质量的提升,可为学生学习后续专业课程和将来从事高分子材料领域相关工作打下坚实基础。

与此同时,还应清醒认识到,“高分子化学”课程改革虽然取得了一些成绩,但教学改革没有终点,还应在理论和实践充分融合、创新能力培养、工程化意识等方面继续深入研究,持续提升高分子材料与工程专业的人才培养质量,为我国尤其是地方产业发展提供愈来愈优质的高分子材料领域的高级工程技术人才。